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一、背景
当前问题#xff1a;项目中会使用到分布式锁用于定时任务、接口幂等性处理#xff0c;但是分布式锁的实现较简单#xff0c;会出现执行超时、加解锁失败等场景。分布式锁都有哪些实现#xff0c;他们的优劣势是什么呢#xff1f; 二、现有技术
分…分布式锁工具
一、背景
当前问题项目中会使用到分布式锁用于定时任务、接口幂等性处理但是分布式锁的实现较简单会出现执行超时、加解锁失败等场景。分布式锁都有哪些实现他们的优劣势是什么呢 二、现有技术
分布式锁实现目的如下图 1.reids分布式锁实现 第一种直接通过redis提供的setNx命令执行加锁可以设置value值。不能设置锁的有效期如果不调用del命令会一直存在。第二种通过lua脚本执行加锁。可以直接使用set命令进行加锁然后设置锁的有效期也可以使用hashSet方式将所有的锁都保存在同一个hash数组中通过hash中的key值进行区分缺点是在redis中hash类型key值有效期是针对整个hashKey的。
以上两种方式都能完成加锁操作第二种能够自由设置锁的有效期。
基于jimdb的加锁实现方式比较如下
jimdb事务方式批量传入多个命令后不间断的执行传入的命令但不保证原子性pipeline方式批量传入多个命令后与其他请求竞争后执行命令不保证原子性lua脚本方式批量传入多个命令后原子性的执行set命令jimdb直接支持setEx命令可以在设置锁的同时设置锁的有效期不支持重入
为什么不能先执行setNx然后在执行expire命令这样第一种也有有效期了呢两个命令分开执行不具有原子性比如加锁成功了但在执行expire命令时失败了还是不具有有效期。
优缺点
缺点即使设置有效期成功了如果操作共享资源的时间大于过期时间就会出现锁提前过期的问题进而导致分布式锁直接失效。如果锁的超时时间设置过长加过期时间与不加没有了区别。优点通过lua脚本可以实现原子性
2.redisson实现方式 需要手动初始化RedissonLock然后进行lock操作内部通过lua脚本的方式进行加锁方法结束后再finally中进行unlock解锁。如果加锁时不指定过期时间会自动续期。加锁失败会自动重试
缺点1.目前redisson未解决redLock问题 2.redisson未解决执行超时情况 3.仅支持redis 3.zookeeper分布式锁实现
ZooKeeper 分布式锁是基于临时顺序节点和Watcher事件监听器实现的。
临时节点临时节点的生命周期是与客户端会话session绑定的会话消失则节点消失。并且临时节点只能做叶子节点不能创建子节点。Watcher事件监听是 ZooKeeper 中的一个很重要的特性。ZooKeeper 允许用户在指定节点上注册一些 Watcher并且在一些特定事件触发的时候ZooKeeper 服务端会将事件通知到感兴趣的客户端上去该机制是 ZooKeeper 实现分布式协调服务的重要特性。 获取锁
首先要有一个持久节点/locks客户端获取锁就是在locks下创建临时顺序节点。假设客户端 1 创建了/locks/lock1节点创建成功之后会判断 lock1是否是 /locks 下最小的子节点。如果 lock1是最小的子节点则获取锁成功。否则获取锁失败。如果获取锁失败则说明有其他的客户端已经成功获取锁。客户端 1 并不会不停地循环去尝试加锁而是在前一个节点比如/locks/lock0上注册一个事件监听器。这个监听器的作用是当前一个节点释放锁之后通知客户端 1避免无效自旋这样客户端 1 就加锁成功了。
释放锁
成功获取锁的客户端在执行完业务流程之后会将对应的子节点删除。成功获取锁的客户端在出现故障之后对应的子节点由于是临时顺序节点也会被自动删除避免了锁无法被释放。事件监听器监听的就是这个子节点删除事件子节点删除就意味着锁被释放。
优缺点性能是唯一缺点另外仅需要分布式锁功能而搭建zooker集群是不划算的。
4.数据库分布式锁
在数据库中增加一张锁表。
简单每次加锁时插入一条数据解锁时删除数据。使用悲观锁。通过for update增加悲观锁。使用乐观锁表中增加版本号的概念。
优点不需要额外部署外部服务
缺点数据库的各种实现方式均有一些问题通用的缺点就是性能不高同时为数据库带来很大压力。在实现可重入、自动解锁、自动重试加锁等功能上均比较复杂。写主读从架构上悲观锁还要考虑主从同步问题。
5.ETCD分布式锁
1.什么是etcd
etcd 是一个分布式可靠的键值存储用于存储分布式系统中最重要的数据重点在于
简单定义明确、面向用户的 APIgRPC安全自动 TLS带有可选的客户端证书身份验证快速基准速度为 10,000 次写入/秒可靠使用 Raft 分布式协议
etcd 用 Go 编写使用Raft共识算法来管理高可用性复制日志。
etcd 特性
租约机制用于支撑异常情况下的锁自动释放能力。可以自由设置过期时间前缀和 Revision 机制用于支撑公平获取锁和排队等待的能力通过前缀和获取通过revision进行顺序执行监听机制用于支撑抢锁能力集群模式用于支撑锁服务的高可用 2.如何用etcd实现分布式锁 优点通过raft协议保证一致性防止脑裂惊群效应自带续期功能性能高高可用。
缺点 吞吐量低相比redis。公司提供etcd集群使用但是之前出现过购物车开天窗问题集团不允许在高负载情况下请求直接打到etcd所以这是唯一缺点。 6.分布式锁横向对比 三、分布式锁工具结论
方案以上对比可知在较低低吞度量场景下etcd的实现方式是最好的
四、参考资料
redis官方文档Distributed Locks with Redis | Docs分布式锁中的王者方案 - Redisson_redis_悟空聊架构_InfoQ写作社区Redis 分布式锁从青铜到钻石的五种演进方案 - 悟空聊架构的个人空间 - OSCHINA - 中文开源技术交流社区jimdb支持命令https://cf.jd.com/pages/viewpage.action?pageId584518003jimdb帮助文档登录JoySpacejimdb事务:事务 — Redis 设计与实现redisson:https://github.com/redisson/redisson/wikietcdGitHub - etcd-io/etcd: Distributed reliable key-value store for the most critical data of a distributed systemetcd实现分布式锁https://www.51cto.com/article/722138.html
关于redLock
How to do distributed locking — Martin Kleppmann’s blogIs Redlock safe? - antirezhttp://zhangtielei.com/posts/blog-redlock-reasoning.html、基于Redis的分布式锁到底安全吗下 - 铁蕾的个人博客 对于第一个和第二个的中文翻译和总结。。
